(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーチ操作が行われるとポンプにより供給された作動油によって伸縮するリーチシリンダと、前記ポンプを駆動する電動機とを備えたリーチ型フォークリフトにおいて、前記電動機を制御する制御装置であって、
前記電動機の回転数とトルク指令値との対応関係が格納された記憶部と、
前記電動機の回転数を繰り返し取得する回転数取得部と、
前記記憶部に格納された対応関係と前記回転数取得部によって取得された前記回転数とを参照しながらトルク指令値を選定する指令値選定部と、
前記指令値選定部によって選定された前記トルク指令値に基づいて、前記電動機の出力トルクを指令されたトルクとする電動機制御部と、
を備え、
前記対応関係は、前記回転数が増加するにつれて前記トルク指令値が低下する傾向にあり、前記指令値選定部は、（１）選定中のトルク指令値により指令されたトルクが過剰であったために前記回転数が増加した場合は、前記対応関係に従って、増加後の前記回転数に対応するトルク指令値を選定することにより前記トルクを低下させ、一方、（２）選定中のトルク指令値により指令されたトルクが不足であったために前記回転数が低下した場合は、前記対応関係に従って、低下後の前記回転数に対応するトルク指令値を選定することにより前記トルクを増加させることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記指令値選定部は、対応する回転数が前記電動機の最大回転数を超えるような前記トルク指令値を選ばないことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御装置を備えたことを特徴とするリーチ型フォークリフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーチシリンダに作動油を供給するための電動機を制御する制御装置、および該制御装置を備えたリーチ型フォークリフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、リーチ型フォークリフト１は、路面に対して平行に設けられたリーチシリンダ６と、リーチシリンダ６が伸縮することにより前後にスライドするマスト４と、マスト４に沿って昇降する一対のフォーク７と、操縦者が立った状態で搭乗する運転席２とを備えている。また、運転席２の前方部には、フォーク７を前方に突き出すリーチアウト操作とフォーク７を車両本体５側に引き寄せるリーチイン操作とを行うためのリーチ操作レバー３の他、各種操作手段が備えられている。
【０００３】
車両本体５の内部には、図５に示す制御装置１０’および油圧回路２０が備えられている。図５（Ａ）に示すように、搭乗者がリーチアウト操作を行うと、制御装置１０’の制御下で電動機２２が目標回転数で回転するとともに制御弁２４が開かれ、タンク２１に貯留されている作動油がポンプ２３によってリーチシリンダ６のヘッド側空間６ａに供給される。これにより、リーチシリンダ６が伸びてフォーク７が前方に突き出されるとともに、ロッド側空間６ｂ内の作動油が押し出されてタンク２１に回収される。一方、搭乗者がリーチイン操作を行うと、図５（Ｂ）に示すように、タンク２１に貯留されている作動油がポンプ２３によってリーチシリンダ６のロッド側空間６ｂに供給される。これにより、リーチシリンダ６が縮んでフォーク７が引き寄せられるとともに、ヘッド側空間６ａ内の作動油が押し出されてタンク２１に回収される。
【０００４】
なお、上記のようなリーチ型フォークリフト１は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、制御装置１０’による電動機２２の制御は、通常、図６に示すような特性曲線Ｃに基づいて行われる。特性曲線Ｃは、電動機２２の回転数と出力可能な最大トルクとの関係を示したもので、この特性曲線Ｃによれば、例えば、回転数Ｎαに対応する最大トルクはＴｍａｘαであることを特定することができる。リーチ操作レバー３が操作されると、制御装置１０’は、電動機２２の回転数が所定の目標回転数（例えば、Ｎα）に維持されるよう、特定した最大トルクＴｍａｘαを超えない範囲でＰＩ制御によりトルク指令値Ｔαを求め、求めたトルク指令値Ｔαに基づいて電動機２２を制御する。
【０００７】
しかしながら、この従来の制御装置１０’による制御では、電動機２２の回転数、つまり、ポンプ２３からリーチシリンダ６に供給される作動油の量が一定に維持されるため、以下に示す問題があった。
【０００８】
すなわち、リーチ型フォークリフト１の前進中かつリーチアウト中（図５（Ａ）参照）にブレーキがかけられて走行が停止させられると、車両本体５は速やかに停止するが、マスト４およびフォーク７は車両本体５が停止した後も慣性によりしばらくの間は前方に進む。このため、リーチシリンダ６が勝手に伸び、リーチシリンダ６のヘッド側空間６ａは、ポンプ２３からの供給が追いつかないために作動油が不足した状態となる。そして、そのままリーチアウトが終了して制御弁２４が閉じられると、制御弁２４とヘッド側空間６ａとの間が十分な量の作動油で満たされていないために、フォーク７（マスト４）の前後位置をしっかりと固定することができない不安定な状態となってしまう。
【０００９】
リーチ型フォークリフト１の後進中かつリーチイン中（図５（Ｂ）参照）にブレーキをかけた場合も同様に、制御弁２４とロッド側空間６ｂとの間が十分な量の作動油で満たされていないために、フォーク７（マスト４）の前後位置をしっかりと固定することができない不安定な状態となってしまう。
【００１０】
フォーク７の前後位置が不安定になると、フォーク７がガタついて荷崩れが起こりやすくなり、非常に危険である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、リーチシリンダ内の作動油が不足してフォークの前後位置が不安定になるのを防ぐことができるリーチ型フォークリフトおよびその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、リーチ操作が行われるとポンプにより供給された作動油によって伸縮するリーチシリンダと、ポンプを駆動する電動機とを備えたリーチ型フォークリフトにおいて、電動機を制御する制御装置であって、電動機の回転数とトルク指令値との対応関係が格納された記憶部と、電動機の回転数を繰り返し取得する回転数取得部と、記憶部に格納された対応関係と回転数取得部によって取得された回転数とを参照しながらトルク指令値を選定する指令値選定部と、指令値選定部によって選定されたトルク指令値に基づいて、電動機の出力トルクを指令されたトルクとする電動機制御部とを備え、上記対応関係は、回転数が増加するにつれてトルク指令値が低下する傾向にあり、指令値選定部は、（１）選定中のトルク指令値により指令されたトルクが過剰であったために回転数が増加した場合は、対応関係に従って、増加後の回転数に対応するトルク指令値を選定することによりトルクを低下させ、一方、（２）選定中のトルク指令値により指令されたトルクが不足であったために回転数が低下した場合は、対応関係に従って、低下後の回転数に対応するトルク指令値を選定することによりトルクを増加させることを特徴としている。
【００１３】
この構成では、電動機の回転数とトルク指令値の対応関係が、回転数が増加するにつれてトルク指令値が低下する傾向を有している。また、この構成では、電動機の回転数を対応する回転数に維持し得るトルク指令値が選ばれ、選ばれたトルク指令値に基づいて電動機が制御される。すなわち、ある回転数で電動機を回転させるために該回転数に対応したトルク指令値で電動機を制御したところ、トルク過剰により回転数が増加した場合は、より高い回転数およびより低いトルクで電動機が制御されるようになる。一方、トルク不足により回転数が低下した場合は、より低い回転数およびより高いトルクで電動機が制御されるようになる。
【００１４】
したがって、この構成によれば、リーチシリンダ内の作動油が不足しかけて従前のトルク指令値によるトルクではトルクが過剰になると、電動機の回転数が増加し、それに応じてリーチシリンダに供給される作動油の量が増加するので、リーチシリンダ内の作動油が不足するのを防ぐことができる。
【００１５】
上記制御装置において、指令値選定部は、対応する回転数が電動機の最大回転数を超えるようなトルク指令値を選ばないことが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、リーチシリンダ内の作動油が不足するのを防ぐべく電動機の回転数が増加した場合においても、電動機の回転数が最大回転数を超えることはないので、電動機が劣化したり故障したりするのを防ぐことができる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るリーチ型フォークリフトは、上記制御装置を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、リーチシリンダ内の作動油が不足してフォークの前後位置が不安定になるのを防ぐことができるリーチ型フォークリフトおよびその制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】リーチ型フォークリフトの斜視図である。
【図２】本発明に係る制御装置および油圧回路のブロック図である。
【図３】電動機の回転数とトルク指令値の対応関係の一例を示すグラフである。
【図４】本発明に係る制御装置による制御を説明するための図である。
【図５】従来の制御装置および油圧回路であって、（Ａ）はリーチアウト操作時、（Ｂ）はリーチイン操作時のブロック図である。
【図６】従来の制御装置による制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る制御装置の好ましい実施形態について説明する。なお、本発明に係る制御装置は、油圧回路とともに図１に示すリーチ型フォークリフト１の車両本体５に備えられているが、背景技術の説明と重複するので、ここではリーチ型フォークリフト１自体についての説明は省略する。
【００２１】
図２に、本発明に係る制御装置１０と油圧回路２０を示す。搭乗者がリーチアウト操作を行うと、制御装置１０の制御下で電動機２２が回転するとともに制御弁２４が開かれ、タンク２１に貯留されている作動油がポンプ２３によってリーチシリンダ６のヘッド側空間６ａに供給される。これにより、リーチシリンダ６が伸びてフォーク７が前方に突き出されるとともに、ロッド側空間６ｂ内の作動油が押し出されてタンク２１に回収される（図５（Ａ）参照）。一方、搭乗者がリーチイン操作を行うと、タンク２１に貯留されている作動油がポンプ２３によってリーチシリンダ６のロッド側空間６ｂに供給される。これにより、リーチシリンダ６が縮んでフォーク７が引き寄せられるとともに、ヘッド側空間６ａ内の作動油が押し出されてタンク２１に回収される（図５（Ｂ）参照）。
【００２２】
図２に示すように、制御装置１０は、記憶部１１と、回転数取得部１２と、指令値選定部１３と、電動機制御部１４とを含んでいる。このうち、電動機制御部１４は主にインバータ回路から構成され、指令値選定部１３によって選ばれたトルク指令値に基づいて、電動機２２の出力トルクが指令されたトルクとなるよう電動機２２を制御する。この他、制御装置１０は、リーチ操作レバー３の操作に応じて制御弁２４の状態（作動油の通流量および通流方向）を制御する手段も含んでいる。
【００２３】
記憶部１１には、電動機２２の回転数とトルク指令値との対応関係が格納されている。このような対応関係としては、例えば、図３（Ａ）に示す曲線Ｃａまたは図３（Ｂ）に示す曲線Ｃｂに相当するマップ、テーブル、計算式等が考えられる。後述するが、本発明に係る制御装置１０は、曲線（例えば、Ｃa）上にある制御点（例えば、Ｐａ）で電動機２２を制御する。言い換えると、制御装置１０は、トルク指令値Ｔａに応じたトルクを出力しながら、電動機２２の回転数をトルク指令値Ｔａに対応する回転数Ｎａに維持する。
【００２４】
図３に示すように、記憶部１１に格納されている対応関係は、回転数が増加するにつれてトルク指令値が低下し、かつ回転数が低下するにつれてトルク指令値が増加する傾向を有している。曲線Ｃａや曲線Ｃｂを決定する手法としては種々の方法が考えられるが、例えば、図６に示す従来の電動機２２の制御方法において、目標回転数をＮαとした場合に求められたトルク指令値がＴαであり、目標回転数をＮβとした場合に求められたトルク指令値がＴβである場合は、制御点ＰαおよびＰβを通る曲線を曲線Ｃａおよび曲線Ｃｂとすればよい。
【００２５】
回転数取得部１２は、電動機２２の実際の回転数を取得し、取得した回転数に応じた回転数データを指令値選定部１３に出力する。
【００２６】
指令値選定部１３は、記憶部１１に格納された対応関係（マップ等）と回転数取得部１２から出力された回転数データとに基づいて、電動機制御部１４に出力すべきトルク指令値を選定する。より詳しくは、指令値選定部１３は、電動機２２の回転数を対応する回転数に維持し得るようなトルク指令値を選び、選んだトルク指令値を電動機制御部１４に出力する。
【００２７】
また、指令値選定部１３は、対応する回転数が電動機２２の最大回転数Ｎｍａｘを超えるようなトルク指令値、すなわちＴｍｉｎ未満のトルク指令値を選ばないよう構成されている（図４参照）。
【００２８】
続いて、本発明に係る制御装置１０の具体的な動作の一例について説明する。なお、以下の説明では、電動機２２の回転数とトルク指令値との対応関係として、図４に示す曲線Ｃａが格納されているものとする。
【００２９】
リーチ型フォークリフト１が一定の速度で前進している最中にリーチアウト操作が行われると、操作が行われた直後の電動機２２の回転数は０であるから、曲線Ｃａ上の制御点Ｐ１で電動機２２が制御される。すなわち、トルク指令値Ｔｍａｘが選ばれ、電動機２２は最大トルクを出力するよう制御される。その結果、電動機２２の回転数は上昇し、ポンプ２３からリーチシリンダ６のヘッド側空間６ａに該回転数に応じた量の作動油が供給される。なお、電動機２２の回転数が上昇するのは、電動機２２のトルクが回転数を０に維持するために必要なトルクを超えているからである（トルク過剰）。
【００３０】
制御点Ｐ１よりも回転数が増加した制御点Ｐ２においても、トルク過剰のため電動機２２の回転数をＮ２に維持することはできない。このため、電動機２２は、さらに回転数が増加した制御点Ｐ３で制御される。
【００３１】
制御点Ｐ３における回転数Ｎ３とトルク指令値Ｔ３は釣り合っており、電動機２２は、トルク指令値Ｔ３に応じたトルクを出力することにより、トルク指令値Ｔ３に対応する回転数Ｎ３での回転を維持することができる。このため、電動機２２の回転数はこれ以上増加することなく、回転数Ｎ３に落ち着く。一方、電動機２２の出力トルクは、これ以上低下することなく、トルク指令値Ｔ３に応じたトルクに落ち着く。
【００３２】
なお、上記の制御は、オーバーシュートにより電動機２２の回転数がＮ４（制御点Ｐ４）まで増加してしまうことがあり得る。しかしながら、トルク指令値Ｔ４に応じたトルクでは、トルク不足のため回転数Ｎ４を維持することはできない。したがって、電動機２２の制御は、結局、制御点Ｐ３での制御に落ち着く。
【００３３】
リーチアウト操作中、すなわち電動機２２が制御点Ｐ３で制御されている最中に、リーチ型フォークリフト１の前進にブレーキがかけられると、リーチシリンダ６のヘッド側空間６ａが作動油で満たされない状態になり、ヘッド側空間６ａの圧力が低下する。ヘッド側空間６ａの圧力が低下すると、釣り合いのとれていた従前の制御、すなわち制御点Ｐ３の制御ではトルクが過剰となるので、電動機２２は、制御点Ｐ３よりもトルクが低く、かつ回転数が高い制御点Ｐ４で制御されるようになる。そして、ポンプ２３からヘッド側空間６ａに供給される作動油の量が増加し、ヘッド側空間６ａは十分な量の作動油で満たされる。
【００３４】
ヘッド側空間６ａが十分な量の作動油で満たされると、制御点Ｐ４の制御ではトルクが不足する。したがって、電動機２２は、再び制御点Ｐ３で制御されるようになる。
【００３５】
なお、リーチ型フォークリフト１の前進に急ブレーキがかけられたために、ヘッド側空間６ａの圧力が著しく低下した場合でも、指令値選定部１３は、Ｔｍｉｎ未満のトルク指令値を選ぶことはない。Ｔｍｉｎ未満のトルク指令値が選ばれると、電動機２２の回転数が一時的に最大回転数Ｎｍａｘを超え、電動機２２が劣化したり故障したりするおそれがあるからである。
【００３６】
結局、本発明に係るリーチ型フォークリフト１および制御装置１０によれば、リーチシリンダ６のヘッド側空間６ａ（ロッド側空間６ｂ）内の作動油が不足しかけて従前のトルク指令値ではトルクが過剰になると、電動機２２の回転数が上がり、それに応じてヘッド側空間６ａ（ロッド側空間６ｂ）に供給される作動油の量が一時的に増加するので、ヘッド側空間６ａ（ロッド側空間６ｂ）の作動油が不足するのを防ぐことができる。そして、これにより、フォーク７の前後位置が不安定になって荷崩れが発生するのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    リーチ型フォークリフト
２    運転席
３    リーチ操作レバー
４    マスト
５    車体本体
６    リーチシリンダ
６ａ  ヘッド側空間
６ｂ  ロッド側空間
７    フォーク
１０    制御装置
１１    記憶部
１２    回転数取得部
１３    指令値選定部
１４    電動機制御部
２０    油圧回路
２１    タンク
２２    電動機
２３    ポンプ
２４    制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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